Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L'injection assistée par gaz est un procédé apparu fin des années 80. Le but premier de ce procédé était de réaliser des gains matières et éventuellement de temps de cycle. Très rapidement, de nombreuses difficultés sont apparues : contraintes juridiques, maîtrise des paramètres du procédé, technologie des injecteurs pour ne citer que les plus fréquentes. En parallèle, des travaux réalisés soit en bureau d'études, soit en laboratoire de recherche ont permis d'élargir le champ d'applications du procédé. Aujourd'hui, de nouveaux procédés sont étudiés, l'injection assistée par eau, mais aussi les procédés d'injection microcellulaire, la bi-injection assistée par gaz ou agents gonflants permettent d'entrevoir de nouvelles possibilités et ainsi compenser les limites de l'injection assistée par gaz.
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Jean-Luc DREYER : Simplast Sarl
INTRODUCTION
Les premières applications de l’injection assistée par gaz (IAG) n’avaient qu’un seul but, économiser de la matière. Mais très rapidement, elles se multiplièrent et, aujourd’hui, l’injection assistée par gaz pourra être utilisée pour :
-
améliorer la phase de maintien en pression et diminuer les retassures ;
-
diminuer les temps de cycle en assurant un meilleur contact polymère- outillage ;
-
augmenter la rigidité en créant un effet tube.
Cette technique de transformation peut être mise en œuvre par différents procédés présentant évidemment des avantages et des inconvénients. Afin de faciliter la compréhension des phénomènes, nous porterons toute notre attention sur le procédé de remplissage partiel, procédé quasi libre de contraintes juridiques. Ce procédé permet de cumuler tous les avantages de l’injection assistée par gaz :
-
diminution du poids de la pièce ;
-
diminution du temps de cycle, car moins de matière injectée nécessaire ;
-
diminution de la force de fermeture pour la même raison ;
-
diminution des retassures ; le gaz va pouvoir être guidé dans les zones critiques ;
-
augmentation de la rigidité à moment quadratique équivalent ;
-
amélioration de l’aspect.
L’injection assistée par gaz est un procédé où toute étape doit être optimisée, de la conception de la pièce au choix de la matière, et de l’optimisation de l’outillage jusqu’au choix de la presse à injecter. Il suffit d’un seul paramètre négligé pour risquer une production aléatoire, voire de mauvaise qualité. Le choix de la matière est primordial, surtout pour les polymères chargés. Choisir la matière générique (ou d’entrée de gamme) pour une pièce technique optimisée conduit souvent vers une impasse. Les défauts d’aspect ont une telle influence que la totalité du projet peut être remise en cause. Ce procédé trouve aujourd’hui une seconde jeunesse, après un démarrage très rapide suivi par une longue période de désillusions. En plus des difficultés techniques s’est greffé un problème de protection industrielle.
Le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que celui du jouet, de l’électroménager, du médical, du bricolage et de l’ameublement. Il y a encore dix ans, on considérait que le procédé était « réservé » à l’automobile et aux façades de téléviseurs.
Pour de plus amples renseignements, le lecteur pourra se reporter aux dossiers traitant de la modélisation de l’injection dans ce traité.
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- Version courante de oct. 2015 par Jean-Luc DREYER
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Domaines d’applications6. Outils de simulation
Les logiciels de rhéologie existent maintenant depuis une vingtaine d’années et permettent de mieux comprendre et appréhender les phénomènes physiques qui se produisent lors de l’injection du polymère dans le moule. Ainsi, les logiciels prennent en compte les comportements les plus complexes des polymères tels que l’influence des charges, la viscoélasticité, etc.
6.1 Chronologie d’une étude rhéologique
Une étude de rhéologie comprend trois phases de calcul :
-
thermique du moule ;
-
remplissage assisté par gaz avec pression profilée ;
-
remplissage assisté par gaz avec paliers de pression.
L’étude de la thermique du moule va permettre de dimensionner et de positionner correctement les circuits de refroidissement.
L’étude de remplissage à pression profilée va nous permettre de déterminer la pression nécessaire et suffisante pour faire avancer le front de matière à vitesse constante. En fait, dans cette option de calcul, c’est la pression d’injection du gaz nécessaire pour avoir une vitesse d’avancée du front de matière constante que le logiciel détermine. C’est un critère important pour obtenir des pièces d’aspect.
L’étude de remplissage à paliers de pression va nous permettre de transformer le profil de pression idéal en données utilisables par l’opérateur de presse.
Les logiciels permettent de réaliser trois types de remplissage assisté par gaz :
-
contrôle en pression (procédé Battenfeld) ;
-
contrôle en volume (procédé Cinpress) ;
-
profil de pression en fonction de la vitesse de la matière.
Pendant la phase de calculs, le logiciel prend en compte les échanges de chaleur et les différentes interactions dues aux écoulements.
HAUT DE PAGE6.2 Modèles 2D 1/ 2
Les logiciels les plus couramment utilisés sont les logiciels dits 2D1/2 basés sur les approximations de Hele-Shaw (cf. Modélisation de l’injection-...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AVERY (J.) - Gas assist injection molding, principles and applications. - Hanser (2001).
-
(2) - BATTENFELD - Technique d’injection des années 1990 - , 1990.
-
(3) - KLÖECKNER FERROMATIK - Système Airpress. -
-
(4) - HYDAC – BEFA - Système d’injection et de récupération d’azote. -
-
(5) - Du PONT de NEMOURS - Moulage avec injection de gaz des polymères techniques de Du Pont de Nemours. - Rapport technique TRG 3060.
-
(6) - ECKARDT (H.) - Pression interne de gaz en continu pour injection. - Meinerzhagen, Plast Europe, juin 1993.
-
(7)...
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